(57)【要約】【課題】操舵時の剛性感を向上できて、しかも操舵トルクの検出精度を高くすることができ得るステアリング装置を提供する。【解決手段】  ラック軸２のラック歯２ａと反対側面に接触してラック軸２の移動を案内する案内体４を、ラック軸２の周方向に対向する対向面４１ａ，４１ａ及び該対向面４１ａ，４１ａのラック軸２側に互いに当接する当接部４１ｃ，４１ｃを有する一対の半体４１，４１により形成し、一対の半体４１，４１の対向面４１ａ，４１ａ間に圧力検出器１３を配し、ピニオン１ａ及びラック歯２ａの噛合部に発生する噛合反力によりラック軸２が案内体４側へ押圧される押圧力Ｆを一対の半体４１，４１に加え、当接部４１ｃ，４１ｃを揺動支点として一対の半体４１，４１を揺動させることにより前記押圧力Ｆを検出するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵取り操作に応じて回転するピニオンに噛合するラック歯を有し、車体の左右方向への移動が可能なラック軸と、該ラック軸のラック歯と反対側面に接触して前記ラック軸の移動を案内し、且つ前記ラック軸の径方向への移動を可能とした案内体とを備えるステアリング装置において、前記ピニオン及びラック歯の噛合部に発生する噛合反力により前記ラック軸が前記案内体側へ押圧される押圧力を検出する検出部を備えることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記案内体は前記ラック軸の周方向に対向する対向面を有する二つの半体からなり、前記検出部は、前記半体の対向面間に配された圧力検出器である請求項１記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記二つの半体は、前記対向面の前記ラック軸側に、互いに当接する当接部を有し、且つ該当接部を揺動支点として前記対向面が接離する方向へ揺動を可能としてある請求項２記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記案内体の前記ラック軸と反対側に配された圧力検出器である請求項１記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラック軸を備えたステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のステアリング装置は、一端部がステアリングホイール等の操舵部材に連なる入力軸に連結され、他端部がピニオンに連なる出力軸に連結され、前記操舵部材に加わる操舵トルクにより捩れるトーションバーと、前記ピニオンに噛合するラック歯を有し、車体の左右方向への移動が可能なラック軸とを備え、前記トーションバーの捩れから前記操舵部材に加わる操舵トルクを求め、求めた操舵トルクに基づいて操舵補助装置を動作させ、前記操舵部材に加えられる操舵トルクを軽減するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１４５８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、ステアリング装置の操舵トルクは、捩れ角に対しばね定数が直線的に漸増するトーションバーの捩れ特性により一義的に求められるため、ばね定数の大きいトーションバーを用いて、該トーションバーの捩れ特性を剛に設定した場合は、操舵時の剛性感を向上できるが、操舵トルクの検出精度が低下するという不都合がある。また、ばね定数の小さいトーションバーを用いて、該トーションバーの捩れ特性を軟に設定し、操舵トルクの検出精度を高めるように構成した場合は、操舵時の剛性感が損なわれるという不都合がある。
【０００４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は操舵時の剛性感を向上できて、しかも高精度に操舵トルクを検出することができるステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係るステアリング装置は、舵取り操作に応じて回転するピニオンに噛合するラック歯を有し、車体の左右方向への移動が可能なラック軸と、該ラック軸のラック歯と反対側面に接触して前記ラック軸の移動を案内し、且つ前記ラック軸の径方向への移動を可能とした案内体とを備えるステアリング装置において、前記ピニオン及びラック歯の噛合部に発生する噛合反力により前記ラック軸が前記案内体側へ押圧される押圧力を検出する検出部を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２発明に係るステアリング装置は、前記案内体は前記ラック軸の周方向に対向する対向面を有する二つの半体からなり、前記検出部は、前記半体の対向面間に配された圧力検出器であることを特徴とする。
【０００７】
第３発明に係るステアリング装置は、前記二つの半体は、前記対向面の前記ラック軸側に、互いに当接する当接部を有し、且つ該当接部を揺動支点として前記対向面が接離する方向へ揺動を可能としてあることを特徴とする。
【０００８】
第４発明に係るステアリング装置は、前記検出部は、前記案内体の前記ラック軸と反対側に配された圧力検出器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明にあっては、舵取り操作が行われるとき、ピニオンが回転し、該ピニオン及びラック歯の噛合部に、ラック歯の歯丈方向への噛合反力が発生し、該噛合反力によりラック軸が案内体側へ押圧され、このラック軸に加わる押圧力が検出部により検出される。この検出部が検出した検出押圧力に基づいて操舵トルクを求めることが可能である。従って、トーションバーを備えていない構成にしたり、捩れ特性を剛に設定したトーションバーを備える構成とすることができる。      
【００１０】
第２発明によれば、案内体の配置スペースに圧力検出器を配することができるため、圧力検出器を備える割にコンパクトに構成することができる。また、圧力検出器を半体の対向面間に保持することができるため、圧力検出器を備える割に該圧力検出器の組込作業性を向上できる。
【００１１】
第３発明によれば、噛合反力によりラック軸が案内体側へ押圧されると、該ラック軸が案内体側へ偏倚するとともに、案内体がラック軸と反対側へ移動し、噛合反力によりラック軸に加わる押圧力により二つの半体が当接部を揺動支点として揺動し、二つの半体間で圧力検出器を押圧することができるため、圧力検出器に加わる力を前記押圧力よりも増加することができ、圧力検出器による検出精度を高めることができる。
【００１２】
第４発明によれば、噛合反力によりラック軸が案内体側へ押圧されると、該ラック軸が案内体側へ偏倚するとともに、案内体がラック軸と反対側へ移動し、圧力検出器に圧力を加えることができる。従って、圧力検出器は案内体の移動経路に配することができるため、既存の構造に圧力検出器を組み込むことが可能であり、圧力検出器を備える割に安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係るステアリング装置の要部の構成を示す断面図、図２はステアリング装置の全体の構成を示す模式図である。
【００１４】
図に示したステアリング装置は、下端部にピニオン１ａを有し上端部がステアリングホイール等の操舵部材Ａに繋がれて操舵部材Ａによる舵取り操作に応じて回転するピニオン軸１と、ピニオン１ａに噛合するラック歯２ａを有し、ピニオン軸１に連動して車体の左右方向への移動が可能なラック軸２と、これらピニオン軸１及びラック軸２を収容支持する支持体としてのハウジング３と、ラック軸２のラック歯２ａと反対側面に接触して前記ラック軸２の移動を案内し、且つラック軸２の径方向への移動を可能とした案内体４と、該案内体４をラック軸２に向けて付勢する弾性体５とを備えるラックピニオン式のステアリング装置である。
【００１５】
操舵部材Ａ及びピニオン軸１間の伝動系には、操舵部材Ａに繋がる第１軸６と、該第１軸６の下端に連結されるトーションバー７と、該トーションバー７の下端に連結され、且つ操舵補助用の電動モータ８の回転が減速機構９を介して伝動される第２軸１０とを備え、該第２軸１０がピニオン軸１に連結され、パワーステアリング装置を構成している。
【００１６】
ラック軸２は、長手方向の途中にラック歯２ａが設けられ、該ラック歯２ａと反対の外周部に被案内面２ｂが設けられている。また、ラック軸２は両端近傍部がハウジング３内に支持され、途中の被案内面２ｂに案内体４が接触しており、ラック歯２ａに歯丈方向の噛合反力が加わったとき、該噛合反力の方向へ押圧され、これの押圧力Ｆにより案内体４側へ撓む（換言すれば案内体４側へ若干偏倚する）ことが可能になっている。尚、ピニオン軸１は後記するようにピニオン１ａの両側が軸受により支持され、前記噛合反力により撓まないように構成されている。
【００１７】
ハウジング３は、図に示すようにピニオン軸１を支持する第１筒体３１と、該第１筒体３１に連なり、ラック軸２を移動自在に支持する第２筒体３２とを備える。第１筒体３１は有底の第１軸孔３１ａと、該第１軸孔３１ａの軸線に対し偏位した位置から第１軸孔３１ａと交差して貫通する第２軸孔３１ｂと、該第２軸孔３１ｂから外面（図１から見て左方向）に開放された支持孔３１ｃとを有しており、第１軸孔３１ａに軸受１１，１１を介してピニオン軸１が回転自在に支持され、第２軸孔３１ｂにラック軸２が軸長方向へ移動自在に挿通され、支持孔３１ｃに案内体４が移動自在に支持されている。支持孔３１ｃには案内体４の抜出しを禁止する蓋体１２が螺着されており、該蓋体１２と案内体４との間にコイルバネを用いてなる弾性体５を介してあり、該弾性体５が案内体４をラック軸２の被案内面２ｂへ付勢している。
【００１８】
第２筒体３２は車体の左右方向に配される円筒形をなし、該第２筒体３２の一端が第２軸孔３１ｂの一端部に連結されている。第１筒体３１の第２軸孔３１ｂの他端部及び第２筒体３２の他端部においてラック軸２の両端近傍部を支持している。
【００１９】
案内体４はラック軸２の周方向に対向する対向面４１ａ，４１ａを有する半円柱形をなす二つの半体４１，４１からなる。各半体４１，４１は支持孔３１ｃの周面と接離する方向へ移動可能な大きさに形成されている。各半体４１，４１の一端には被案内面２ｂに接触する案内面４１ｂ，４１ｂが設けられている。各対向面４１ａ，４１ａは案内面４１ｂ，４１ｂとの境界部から半体４１，４１の他端にかけて漸次厚さが薄くなっており、境界部に、互いに当接する当接部４１ｃ，４１ｃが設けられている。各半体４１，４１の案内面４１ｂ，４１ｂ側と支持孔３１ｃの周面との間は、当接部４１ｃ，４１ｃ同士が当接した状態で当接部４１ｃ，４１ｃを揺動支点として半体４１，４１を揺動させ得るようになしてある。図１の案内面４１ｂ，４１ｂは対向面４１ａ，４１ａに対して傾斜しているが、その他、円弧状に湾曲していてもよい。
【００２０】
各半体４１，４１の対向面４１ａ，４１ａ間で、且つラック軸２と反対側には、ピニオン及びラック歯２ａの噛合部に発生する噛合反力によりラック軸２が案内体４側へ押圧される押圧力Ｆを検出する検出部としての圧力検出器１３が設けられている。
【００２１】
この圧力検出器１３は一方の半体４１に保持されており、各半体４１，４１の当接部４１ｃ，４１ｃを支点とする揺動により他方の半体４１との間に挟まれて押圧され、前記押圧力Ｆを検出するように構成されている。また、圧力検出器１３はマイクロプロセッサを用いてなる制御部１４に接続されている。
【００２２】
制御部１４は、圧力検出器１３が検出した検出押圧力に基づいて操舵トルクを算出し、算出結果に基づいて電動モータ８の駆動回路に指示信号を加えるように構成されている。
【００２３】
以上のように構成されたステアリング装置は、弾性体５によって付勢された案内体４の案内面４１ｂ，４１ｂがラック軸２の被案内面２ｂと係合している。操舵部材Ａの操作によりピニオン軸１が回転し、該ピニオン軸１からラック歯２ａに加わる回転トルクによってラック軸２が車体の左右方向へ移動し、該ラック軸２の移動を案内面４１ｂ，４１ｂが案内する。
【００２４】
操舵部材Ａに操舵トルクが加わるとき、ピニオン１ａ及びラック歯２ａの噛合部に、ラック歯２ａの歯丈方向への噛合反力が発生し、該噛合反力によりラック軸２は案内体４側へ押圧され、これの押圧力Ｆによりラック軸２が案内体４側へ偏倚し、さらに、前記押圧力Ｆが一対の半体４１，４１の案内面４１ｂ，４１ｂに加わり、一対の半体４１，４１が当接部４１ｃ，４１ｃを揺動支点として揺動し、一対の半体４１，４１間で圧力検出器１３を押圧する。この押圧により前記押圧力Ｆを検出することができる。圧力検出器１３が検出した検出押圧力Ｆは電圧信号に変換されて制御部１４に加えられ、該制御部１４により操舵トルクを算出することができる。
【００２５】
このように操舵トルクを、ピニオン１ａ及びラック歯２ａの噛合部に発生する噛合反力により得ることができるように構成されているため、ステアリング装置を、トーションバー７を備えていない構成にしたり、捩れ特性を剛に設定したトーションバー７を備える構成とすることができる。
【００２６】
尚、以上説明した実施の形態では一対の半体４１，４１の対向面４１ａ，４１ａ間に検出部としての圧力検出器１３を配したが、その他、一方の半体４１，４１の案内面４１ｂ，４１ｂ側の外面と支持孔３１ｃの周面との間に圧力検出器１３を配し、当接部４１ｃ，４１ｃを支点として揺動する半体４１，４１が圧力検出器１３を押圧する構成としてもよい。
【００２７】
また、以上説明した実施の形態では一対の半体４１，４１からなる案内体４を備える構成としたが、その他、一端に案内面を有し、柱形をなす案内体４のラック軸２と反対側端と、蓋体１２等の静止部材との間に圧力検出器１３を配し、ラック軸２に加わる押圧力Ｆにより案内体４が移動し、該案内体４が圧力検出器１３を押圧する構成としてもよい。この場合、圧力検出器１３は弾性体５と案内体４との間、又は弾性体５と蓋体１２との間に配する。尚、このように構成する場合、弾性体５はコイルバネである他、皿ばねであってもよい。
【００２８】
また、以上説明した実施の形態では検出部として圧力検出器１３を用いたが、その他、検出部は押圧力Ｆにより案内体４が動作するときの動作量を検出する検出器であればよく、その構成は特に制限されない。
【００２９】
また、本発明のステアリング装置は、電動モータ８を備えた構成である他、第１軸６及び第２軸１０の相対角変位量を検出する検出手段を備え、さらに該検出手段の検出結果に基づいて動作する油圧シリンダがラック軸の一端側に配された油圧式のパワーステアリング装置であっても同様に構成することができ、同様の作用効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るステアリング装置の要部の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るステアリング装置の全体の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ａ  ピニオン
２    ラック軸
２ａ  ラック歯
４    案内体
４１  半体
４１ａ  対向面
４１ｃ  当接部
１３  圧力検出器（検出部）
【図１】
2007137292.tif 000003
【図２】
2007137292.tif 000004